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1、天然气计量技术,教师:江小玲,一、计量的概念 计量是指为保证单位统一、量值准确可靠的测量，或者 说是以实现单位统一、量值准确可靠为目的的测量。 二、计量的特点 准确性 准确性表征的是计量结果与被计量与量的真值的接近程度。 一致性 计量单位的统一。 溯源性 所有的量值都必须由相同的基准（或标准）传递而来。 法制性 计量本身的社会性就要求有一定的法制保障。,1-1 计量基本知识,第一章 绪论,三、计量器具的使用,各级计量标准器具，必须经有关的各级人民政府计量行政部间主持考核合格后，方能使用。 政府有正式使用的强制管理的计量器具都必须经过检定，并不应超过检定的有效期。 必须严格按照技术条件中所规定的
2、使用规则和操作要求使用。 对于使用计量标准器具的专业计量检定人员，必须经过严格的考核 计量标准器具必须在正常使用条件下使用。所谓正常使用条件（亦称额定或标称工作条件），是根据计量器具的原理、设计，结构以及用途等所规定的必须满足的条件。,四、计量误差,1. 计量误差的定义 误差的定义 所谓误差就是正确值和错误值之差，可用下式表示： 误差错误值正确值 这个公式称之为误差的逻辑方程式。对于具体问题的误差公式，可根据逻辑方程式和实际情况来定。 例如在长度计量中。测量某一尺寸的误差公式为： 误差测得尺寸真实尺寸 式中的测得尺寸含有误差可认为是“错误值”；而真实尺寸不含误差，可认为是“正确值”。 计量误差
3、 计量误差是指计量值与被计量量的真值之差。,2.误差表示方法,测量误差可以用绝对误差和相对误差表示绝对误差。 绝对误差 测量结果和被测量真值之间的差，即： 绝对误差 测量结果被测量的真值 测量结果是由测量所得到的被测量值。绝对误差通常称为误差，即 误差测得值真实值 误差可能是正值或负值。,真值是一个理想的概念，一般是不知道的。但在某些特定情况下，真值又是可知的。量的真值，是表示一个量在被观测时，该量本身所具有的真实大小。它有下列几种情况； 理论真值：如三角形的内角和为180和一个整圆的周角为360等。 国际公认的真值：如保存在国际计量局的国际千克基准和国际米基准，按定义规定在特定条件下的值可以
4、认为是真值1千克和1米。 在实际测量中，常用的被测的量的实际值或巳修正过的算术平均值用来代替真值。所谓实际值是指满足规定准确度的用来代替真值使用的量值。通常在检定中，高一等级的计量标准所得的量值称为实际值。,在实际工作申，经常使用修正值，即将测得值加修正值后可得近似的真实值 修正值真实值测得值 真实值测得值修正值 修正值与误差值的大小相等而符号相反，测得值加修正值后可以消除该误差的影响，但必须注意修正值本身也有误差，因此修正后。, 相对误差： 测量的绝对误差与被测量的真实值之比值称为相对误差。相对误差是无因次，通常以百分数（%）来表示。 例如：用水银温度计测得某一温度为20.3 ，该温度用更高
5、一级精度的温度计测得值为20.2,后者精度高，故可认为接近真实温度；而水银温度计测量的绝对误差为0.1其相对误差为： 对于相同的量，绝对误差可以表示准确度的高低；但对于不同的被测量，绝对误差就不如采用相对误差更为确切。, 引用误差 引用误差指仪表指示值的最大绝对误差max与测量范围上限值或量程之比值，用百分数表示，即 式中:为引用误差； x测量值 x0实际值。 它用来表示仪表的准确度。,3. 计量误差的来源与分类 误差的来源 在测量过程中误差产生的原因可旧纳为几个方面。 测量过程误差 标准器误差：标准器是提供标准量值的器具，如标准体积管、标准温度计、标准砝码等，而它们本身体现出来的量值，不可避
6、免地含有误差。 仪器误差：凡是用来直接或间接将被测量和测量单位比较的设备，称为仪器或仪表，如天平、压力表、流量计、温度计等，仪器、仪表本身都具有误差。 附件误差：仪器的附件及附属工具存在的误差，也会引起测量误差。如玻璃管液位计的垂直度；换向阀的灵活程度与严密性等。, 方法误差 由于用不十分精密的测量方法或使用近似的经验方式进行计算以及数据处理而造成的误差。 如在油罐容积检定过程中用钢卷尺测量油槽的圆周长进而计算其直径时，由于取值的不同将会引起直径计算的误差。 人员误差 由于测量者受操作熟练程度、分辨能力的限制、因工作疲劳引起的视觉器官的生理变化，固有习惯引起的读数误差，以及精神上的因素产生的一
7、时疏忽等所引起的误差。, 误差的分类 系统误差（规律误差） 产生的原因，主要是仪表本身的缺陷，观察者的习惯和偏向，单因素的环境条件变化等。 疏忽误差 产生原因是测量者在测量过程中的疏忽大意。 偶然误差 在同样的测量条件下，反复测量，每次结果均不重复的误差。这种误差的原因是偶然原因所引起的。,4.精度 反映测量结果与真实值接近程度的量，称为精度，它与误差的大小相对应。因此，可用误差大小表示相应的高低。一般所说 精度”是一个含义笼统的广义名词，精度高的误差小；精度低的误差大。精度可分为： 精密度（简称精度）：表示测量结果中的随机误差大小的程度。这是指在一定条件下进行多次测量时，所得测量结果之间符合
8、的程度。精密度常用随机不确度来表示。 正确度：表示测量结果中的系统误差大小的程度。这是指在规定的条件下，在测量中所有系统误差的综合。理论上对已定系统误差可用修正值来消除，对未定系统误差可用系统不确定度来估汁。 准确度（精确度）：是测量结果中系统误差与随机误差的综合，表示测量结果与真值的一致程度。准确度反映了测量的各类误差的综合。,1-2 天然气流量计量,一、概念 天然气流量计量是由天然气用流量计(或装置)本体、二次仪表(或检测补偿计算装置)以及天然气组分分析系统构成，具有测量、分析、计算和积算设备所组成的完整体系。 二、 天然气流量计量意义 天然气计量数据就作为供需双方之间贸易结算的依据。 天
9、然气流量计量数据也是衡量单位生产技术水平的一项重要基础资料。,天然气为一种自然界存在的,有高度压缩性、高度膨胀性、密度较低的以碳氢化合物为主的混合气体。天然气来自地表深处的岩缝中。天然气中最主要的成分是甲烷，甲烷是最轻的一种碳氢化合物。而不同构造中的天然气组分略有不同。通常，天然气也含有其他的碳氢化合物，如乙烷、丙烷等。天然气也可含有少许非碳氢化合物气体，如氦、氮和二氧化碳等，是一种易燃气体。,三、 天然气的组成及性质,四、 天然气流量测量常用参数,流量测量属于多参数间接测量,流量测量的准确度除取决于基于不同测量原理的主参数测量准确度外,还取决于对流量测量有较大影响的辅助参数测量的准确度,常用
10、的流体参数有下列7个。 流体压力 因为流体具有流动性,对容器壁表面就有一种作用力,这种力称之为压力。工程上常把单位面积上作用的力(压强)称作压力,单位为Pa(N/m2),常叫作帕斯卡。 压力是流体的物理参数,它影响流体的体积流量测量和质量流量测量,对于气体,其影响更为显著。因为与气体流量测量有关的物理参数:压缩因子、等熵指数和粘度都与压力有关。, 流体温度 温度是表征流体物质冷热程度的物理量。热力学温度亦称绝对温度、开氏温度,是用热力学温标标注的温度。 温度与压力一样,同样是流体主要物理参数之一,影响流体体积流量测量和质量量流量测量,对气体流量测量也同样影响压缩因子、等熵指数和粘度。同时,还要
11、引起流量计材质几何尺寸的变化而降低流量测量的准确度。 流体密度 流体的密度定义为单位体积的流体所具有的质量,参数符号为,单位为kg/m3(公斤/米3)。各种流体的密度都随着流体的压力和温度的改变而变化。气相流体、压力和温度的改变对其密度的影响更大。在流体流量测量过程中,测量流体物质的密度是必不可少的,并且应当准确测量或说明流体物质属性、组分和所处的压力及温度状态。, 流体粘度 流体粘度是流体内分子之间对剪切应力阻抗的一种量度,是表征流体内摩擦力的一个参数。粘度分动力粘度和运动粘度。 动力粘度 动力粘度有时也称绝对粘度,参数符号用。动力粘度的单位为Pa.s 运动粘度 将动力粘度除以流体密度,参数
12、符号用。运动粘度单位为m2/s; 在许多气体流量测量中,粘度的变化没有特别关系,影响甚微,通常取测量点的平均流动压力和平均流动温度下的粘度值。或者取常温、常压下的粘度值。粘度影响雷诺数,间接影响流出系数。即使粘度有较大变化,但对流出系数的影嘶响也是很微的,通常可以忽略不计。, 雷诺数 所谓雷诺数,在流体力学相似理论中,它是表征流体在流动时的惯性力与粘性力(内摩擦力)之比,是一个表征流动介质流动特性的无量纲量。 等熵指数 等熵指数是气相流体差压式流量计测量流量的特有物性参数,符号用k。 压缩因子 流体是具有压缩性的物质,通常认为液体是不可压缩的。气体是压缩性、膨胀性大的物质。,目前广泛采用的是基
13、于测量流体在单位时间里通过某一横截面的体积、质量或能量三种方式的流量测量。 体积流量测量 测量流体体积流量的流量计,国内外目前广泛使用的主要仪表有下述3类。 差压式流量计 差压式流量计是流体流量测量中使用得最为普遍的一种。它是基于伯努利原理，适用于稳定流,利用流体在有压能作用下充满管道流动时，遇到管道的缩颈部件发生节流产生差压，或测量总压与静压之间的差压作为测量原理制作的。,五、 天然气流量测量方法, 速度式流量计 以直接或间接测量封闭管道中满管流流体流动速度而得到流体流量的流量计通常叫做速度式流量计。如涡轮流量计、超声流量计、涡街流量计和旋进旋涡流量计等。 容积式流量计 容积式流量计是直接测
14、量封闭管道中满管流流体流过的容积值来测量流体流量的流量计。如旋转容积式流量计、气体腰轮流量计等。, 质量流量测量 质量流量计可以分为直接式质量流量计和推导式质量流量计两大类型。 将流体在标准或工作状态条件下的体积流量测出来，同时测量出流体在该流动状态条件下的密度，就可求出流体流过流量计的质量流量。 为了准确计量，对于多组分流体应分析出组分值和测量出工作状态条件下的压力和温度，以便进行体积流量、以便进行体积流量、质量流量之间的相互转换计算。,1-3 测量仪表品质指标 一、准确度（精确度） 仪表的准确度用绝对误差和相对误差表示都存在不足之处，例如： 第一只表 量程（0250） 测量200绝对误差1
15、 相对误差 0.5% 测量10绝对误差0.9 相对误差 9% 第二只表 量程（0100） 测量100绝对误差1 相对误差 1% 测量10绝对误差0.9 相对误差9% 仪表量程的相对误差来表示仪表的准确度或精确度。,（1）仪表的允许误差 根据仪表使用要求，规定一个正常情况下允许的 最大误差允许误差。,式中：max为最大绝对误差 a-b为仪表量程,（2）精度等级： 去掉允许误差的号及100%号的数字值。 仪表的精度等级是按国家统一规定的允许误差划分的若干等级。因此，仪表的精度等级与仪表允许误差的大小有关。目前，我国生产的仪表常用的精度等级：0.005；0.02；0.05；0.1；0.2；0.4；0
16、.5；1.0；1.5；2.5；4.0等。 假如某台测量仪表的最大允许误差为1.5%，则该仪表的精度为1.5级。,例3：现有0.5（0300）和1.0级（0100）两只温度表，用它们来测量80的温度，试问使用哪一只较为合适？ 解：使用0.5级（0300）表测量 max=3000.5%=1.5 max=1.5/80100%=1.875% 使用1.0级（0100）表测量 max=1001.%=1.0 max=1.0/80100%=1.25% 计算结果表明:选用1.0级表比选用0.5级表的相对误差反而小,所以选用1.0级（0100）的温度表更为合适.,【注意事项】： a根据仪表校验数据来确定仪表的精度等级量，仪表的允许误差应该大于仪表校验所处的最大允许误差； b根据工艺要求来选择仪表精度等到级时，仪表的允许误差应该小于工艺上所允许的最大误差。 仪表的精度等级可用
